Диссертация (Планирование маршрута полета легкого беспилотного летательного аппарата с учетом действия ветра), страница 18

Для решения задач планирования маршрутов различных типов былразработан программный комплекс «UAVRouting» особенностью которогоявляется открытая архитектура, а также наличие быстродействующегопрограммного ядра на основе функции cplexbilp пакета CPLEX испециализированногообеспечивающегопериферийногоработуядра.программногоАрхитектураобеспечения,комплексапозволяетнаращивать его возможности как в части быстродействия за счетсовершенствования ядра, так и в части решения новых видов задачпланирования маршрута за счет развития периферийного программногообеспечения.3. Оценка возможностей наиболее эффективного программноалгоритмического обеспечения показала, что с его помощью устойчивонаходятся точные решения задачи планирования маршрута, содержащие вмаршруте до 165 точек. При этом объем используемой оперативной памятине превышает 1,2Гб., а время вычислений меняется в зависимости от тогокак расположены точки в зоне полета, но в 85% случаев не превышает 300с.139ЗАКЛЮЧЕНИЕПри изучении задачи планирования маршрутов полета легкого БПЛАавтором были получены следующие результаты, обладающие научнойновизной и практической значимостью:1.

Показано, что для разомкнутых наискорейших маршрутов вотличии от замкнутых может наблюдаться эффект уменьшения времениполета с ростом скорости ветра. Однако эта особенность становится менееярко выраженной с ростом количества точек, связываемых маршрутом.2. Предложен единый подход к математической формализацииразличных постановок задач планирования оптимального маршрута полеталегкого БПЛА на основе аппарата булева линейного программирования споследующим использованием при получении решения эффективной ввычислительном плане процедуры итеративного исключения «подциклов».3.

Сформулирован и решен ряд новых постановок задач оптимальноймаршрутизацииполетаБПЛАвполепостоянноговетра,предусматривающих использование разомкнутых маршрутов полета БПЛАс возможностью одновременного выбора точек «старта» и «финиша».4.Предложенаметодика,позволяющаясучетомдействияпостоянного ветра в зоне полета находить множество маршрутов легкогоБПЛА, каждый из которых связывает максимально возможное количествоизвестным образом расположенных равноценных точек, с учетомограничения на продолжительность полета, а также принадлежащий этомумножеству наискорейший маршрут.5.Предложенаметодика,позволяющаясучетомдействияпостоянного ветра в зоне полета находить множество маршрутов легкогоБПЛА, каждый из которых с учетом ограничения на продолжительностьполета связывает такое подмножество известным образом расположенныхнеравноценных точек, что эффект от их включения в маршрут являетсямаксимальным.1406.СформулированаоптимизациинаимножестверешеназадачамаршрутовмногокритериальнойполеталегкогоБПЛА,обеспечивающих максимальный эффект от включения в маршрутнеравноценных точек при ограничении на время полета.

Решение задачипредставляет собой парето-оптимальное множество. При этом в качестведополнительных показателей эффективности используется фактическоевремя полета по маршруту и количество точек в него входящих.7. Проведен анализ нескольких разработанных автором вариантовпрограммно-алгоритмического обеспечения оптимальной маршрутизацииполета легкого беспилотного летательного аппарата в поле постоянноговетра.Наосновеанализаполученныхоценокбыстродействия,требующегося объема оперативной памяти и предельных размеровустойчиво решаемых задач было выявлено преимущество программноалгоритмического обеспечения, в котором используются процедурапоследовательного исключения подциклов и функцияcplexbilp пакетаCPLEX.8.

Предложены принципы построения, программного комплексарешения задач маршрутизации полета легких БПЛА, имеющего открытуюархитектуру и состоящего из быстродействующего программного ядра,использующего функцию cplexbilp пакета CPLEX, и специализированногопериферийного программного обеспечения, обеспечивающего работу ядра.9.

Разработан программный комплекс «UAVrouting» решения задачоптимальной маршрутизации полета БПЛА, реализованный в средеMATLAB. Комплекс имеет развитый графический интерфейс пользователя,обеспечивающий ввод-вывод данных, управление процессом решения задачмаршрутизации различных типов и графическое представление результатоврасчета.141СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1.

Алексеева Е.В. Построение математических моделей целочисленноголинейного программирования. Примеры и задачи: Уч. Пособ. / Новосиб.гос. ун-т. Новосибирск, 2012. 131 с.2. Аллилуева Н.В. Применение генетических алгоритмов решения задачимаршрутизациибеспилотныхлетательныхаппаратов//Вопросырадиоэлектроники. 1/2016. с. 47-53.3. Бондарев А. Н., Киричек Р. В.

Обзор беспилотных летательных аппаратов общего пользования и регулирования воздушного движения БПЛАв разных странах // Информационные технологии и телекоммуникации.2016. Том 4. № 4. c. 13-23.4. Бужинский Е.П. Приоритеты развития беспилотников: от военного делак экономике // Индекс безопасности, том 20, №2 (109), 2014, с. 109-118.5. Буслаева Л.Т. К вопросу об устойчивости решения задачи коммивояжера// Вестн.

Челяб. ун-та. Сер. Математика. Механика., г. Екатеринбург, - 1999.- № 1. - c. 37-44.6. Гарифуллин К.К. Изменчивость ветра в свободной атмосфере. Л.Гидрометеоиздат, 1967. -143 с.7. Гимадеев Р.Г., Моисеев В.С. Выбор оптимального маршрута облетабеспилотным летательным аппаратом заданной совокупности районоввыполнения полетных заданий // Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева. 2014.№3. С. 208-212.8. Гэри В., Джонсон Д.

Вычислительные машины и труднорешаемыезадачи. – М.: Мир, 1982, с.416.9. Добрынин Д.А. Применение малых БПЛА мультикоптерного типа длялокального мониторинга объектов окружающей среды // Экстремальнаяробототехника, том 1, №1, 2013, с. 297-302.10. Дремлюга Г.П., Завьялова О.А. Опыт использования беспилотныхлетательных аппаратов в боевых операциях // Проблема развития142корабельного вооружения и судового радиоэлектронного оборудования,№3(8), 2016, с. 67-73.11. Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., Оркин С.Д. Управлениесмешанными группами пилотируемых и беспилотных летательныхаппаратов в условиях единого информационно-управляющего поля.

– М.:Изд-во МАИ, 2015. – 272 с.12.ЕвдокименковРаспределеннаябеспилотныхВ.Н.,Красильщиковинтеллектуальнаялетательныхсистемааппаратов:М.Н.,СебряковуправленияархитектураиГ.Г.группойпрограммно-математическое обеспечение // Известия ЮФУ. Технические науки. c. 29 –44.13. Ефимов А. В. Планирование полета беспилотного летательногоаппарата при мониторинге наземной обстановки в заданном регионе сучетом воздействия бокового ветра: диссертация на соискание ученойстепени кандидата технических наук: 05.13.01 – Москва, 2012.

– 118 с.14. Журавлев В.Н., Журавлев П.В. Применение беспилотных летательныхаппаратов в отраслях экономики: состояние и перспективы // Научныйвестникмосковскогогосударственноготехническихуниверситетагражданской авиации, №226 (4), 2016, с. 156-164.15. Злотников К.А., Верба В.С., Татарский Б.Г., Прищепа Ю.В.,Слесарев А.Ю.

и др. Комплексы с беспилотными летательнымиаппаратами. В 2-х кн. Книга 2 Робототехнические комплексы на основебеспилотных летательных аппаратов: Монография. – М.: Радиотехника,2016, 824 с.16. Злотников К.А., Волосюк А.А., Тан Х.А. Особенности человеческогофактора в беспилотной авиации и подготовка операторов беспилотныхлетательных аппаратов // В сборнике трудов Второй Международнойнаучно-практической конференции «Человеческий фактор в сложныхтехнических системах и средах» (Эрго-2016). – СПб.: Межрегиональная143эргономическая ассоциация, ФГАОУ ДПО «ПЭИПК», Северная звезда,2016, с. 231-237.17. И.П.

Расторгуев. Беспилотные технологии мониторинга погодныхусловий. Гелиогеофизические исследования, №8 (8), 2014, с. 51-54.18. Иванко Е.Е. Критерий устойчивости оптимального маршрута в задачекоммивояжерапридобавлениивершины//вестникудмуртскогоуниверситета, г. Ижевск, вып.1, 2011г, 9с.19. Карпович М.А., Герштейн Л.М., Паневин Н.В., Карпович А.М.Применение БПЛА при проведении топографо-геодезических изысканий //Транспортная стратегия – XXI ВЕК, номер 22, год 2013, с. 66-68.20.

Карякин В.В. Беспилотные летательные аппараты – новая реальностьвойны // Проблема национальной стратегии, №3 (30), 2015, 130-145.21. Кишалов А.Е., Галимзянова Р.Р. Применение БПЛА в задачахподразделений МЧС // Молодежный вестник уфимского государственногоавиационного технического университета, №1(13), 2015, с. 74-79.22. Кобрин В.Н., Нечипорук Н.В., Кобрина Н.В. Беспилотныеавиационные комплексы для решения экологических задач // Екологичнабезпека, том 2014, №2, 2014, с. 43-50.23. Козлов М.В., Костюк Ф.В., Сорокин С.В., Тюленев А.В.

Решениезадачикоммивояжераметодомцелочисленноголинейногопрограммирования с последовательным исключением подциклов: описаниеи алгоритмическая реализация // Advanced Science. - 2012. №2. с. 124-141.24. Козлов М.В., Костюк Ф.В., Сорокин С.В., Тюленев А.В.